城市污泥生物堆肥和生物干化技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)
城市污泥的出路問(wèn)題已成為制約中國(guó)城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)健康發(fā)展的“瓶頸”。污泥的隨意傾到、堆放和填埋，已經(jīng)造成二次污染。由于污泥含水量高，后續(xù)的處理處置難度大。如何對(duì)污泥進(jìn)行快速脫水已成為一個(gè)技術(shù)難題。
生物堆肥和生物干化技術(shù)的發(fā)展
近期，污泥生物干化技術(shù)做為一種新興的干化技術(shù)已引起業(yè)內(nèi)人士的興趣。污泥生物干化技術(shù)是利用微生物好氧發(fā)酵的原理，通過(guò)強(qiáng)制通風(fēng)引發(fā)微生物產(chǎn)熱從而蒸發(fā)水分的一種技術(shù)。近年來(lái)，生物干化技術(shù)較多的應(yīng)用于畜禽糞便干燥處理和垃圾脫水干化處理，而應(yīng)用于城市污泥的干化研究在國(guó)內(nèi)還很少見(jiàn)。由于污泥生物干化技術(shù)能有效地利用微生物好氧發(fā)酵所產(chǎn)生的熱量，干化過(guò)程中不需外加熱源，因此是一種非常節(jié)能的干化技術(shù)。生物干化的目的不在于對(duì)物料進(jìn)行腐熟化，而是用盡可能短的時(shí)間對(duì)污泥進(jìn)行干化處理，這是與傳統(tǒng)堆肥不同的地方，但生物干化和生物堆肥在技術(shù)上還是具有諸多類似地方。
污泥堆肥處理后土地利用可充分利用其有機(jī)質(zhì)和N、P等營(yíng)養(yǎng)元素，是適合中國(guó)國(guó)情的處置方式。好氧高溫堆肥（生物干化）工序主要分為兩個(gè)階段，即主發(fā)酵階段和后熟階段。好氧堆肥的中溫與高溫兩個(gè)階段的微生物代謝過(guò)程為主發(fā)酵。堆肥（生物干化）過(guò)程中的一次發(fā)酵階段最為重要，病原菌和種子的滅活以及由于水分蒸發(fā)和有機(jī)物的分解引起的體積減量主要在此階段完成。
生物堆肥和生物干化技術(shù)比較
目前，用于城市污泥堆肥（生物干化）處理的一次發(fā)酵階段的堆肥（生物干化）工藝主要有三種：機(jī)械翻堆工藝、強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)堆肥工藝、智能化自動(dòng)控制堆肥（生物干化）工藝。
（1）機(jī)械翻堆工藝：采用專門(mén)的翻堆機(jī)械，定時(shí)對(duì)堆體進(jìn)行翻堆，以滿足發(fā)酵過(guò)程中對(duì)氧氣的需求。這種發(fā)酵方式的優(yōu)點(diǎn)是，物料容易均勻，操作相對(duì)簡(jiǎn)單。嚴(yán)格地說(shuō)，這種發(fā)酵實(shí)際上是一種準(zhǔn)好氧發(fā)酵過(guò)程，在大部分發(fā)酵時(shí)間內(nèi)對(duì)體都存在氧氣供應(yīng)不充分的問(wèn)題，因此其微生物活性低，容易產(chǎn)生臭味和孳生蚊蠅，有機(jī)質(zhì)降解速度慢；翻堆過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致對(duì)體溫度迅速下降到室溫，因此不能在堆肥過(guò)程中保持堆體的持續(xù)高溫，難以保證殺滅病原菌、雜草種子和病蟲(chóng)卵等生物無(wú)害化的效果。
（2）強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)堆肥（生物干化）工藝：在一次發(fā)酵過(guò)程中通過(guò)設(shè)在堆體底部的曝氣系統(tǒng)充氧，整個(gè)無(wú)需翻動(dòng)堆體。但傳統(tǒng)靜態(tài)堆肥（生物干化）系統(tǒng)主要是通過(guò)簡(jiǎn)單的定時(shí)控制來(lái)進(jìn)行通風(fēng)曝氣。這種工藝可以避免機(jī)械翻堆的能耗高和生物無(wú)害化效果差等缺點(diǎn)。但是由于其缺少對(duì)堆肥（生物干化）過(guò)程的溫度和氧氣監(jiān)測(cè)和控制，因此依然存在氧氣供應(yīng)不充分，容易產(chǎn)生臭味和微生物活性低，有機(jī)質(zhì)降解速度慢、發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)，堆肥質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題；由于定時(shí)通風(fēng)不能針對(duì)堆肥不同階段的氧氣消耗和需求進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整堆體的適宜通風(fēng)量，因此在堆肥的不同階段中會(huì)存在通風(fēng)量不足和通風(fēng)量過(guò)大的弊端，容易出現(xiàn)堆體升溫速度慢或者堆體散熱過(guò)多等問(wèn)題，從而導(dǎo)致工藝穩(wěn)定性和無(wú)害化處理效果不佳等問(wèn)題。
（3）智能化自動(dòng)控制堆肥工藝。針對(duì)上述兩種堆肥（生物干化）工藝的主要缺點(diǎn)，中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所和北京中科博聯(lián)環(huán)保環(huán)境工程有限公司通過(guò)多年的研發(fā)，聯(lián)合開(kāi)發(fā)出“CTB智能化控制快速堆肥及專用肥生產(chǎn)成套技術(shù)”。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)堆肥（生物干化）過(guò)程中溫度和氧氣兩大關(guān)鍵要素的實(shí)時(shí)、在線監(jiān)控，從而可以大大縮短堆肥周期，提高堆肥（生物干化）成功率、堆肥產(chǎn)品質(zhì)量和生物無(wú)害化處理效果，同時(shí)可以顯著改善堆肥廠的廠區(qū)環(huán)境衛(wèi)生條件，降低堆肥（生物干化）過(guò)程的能耗。如果在二次后熟發(fā)酵中配合翻堆處理，則可以進(jìn)一步解決避免靜態(tài)堆肥中局部位置的物料發(fā)酵不勻的問(wèn)題。其所產(chǎn)出的堆肥質(zhì)量穩(wěn)定，用途更加廣泛。
機(jī)械翻堆技術(shù)基本沒(méi)有監(jiān)控系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程多是憑經(jīng)驗(yàn)操作，因此時(shí)常會(huì)出現(xiàn)堆體內(nèi)因氧氣不足而產(chǎn)生臭味并招引蚊蠅的情況，環(huán)境衛(wèi)生條件較差。每次翻堆過(guò)程中，熱量大量散發(fā)，導(dǎo)致堆體溫度下降，使整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中堆體溫度動(dòng)態(tài)呈鋸齒狀變化，堆肥的穩(wěn)定化和無(wú)害化效果差，從而影響堆肥的品質(zhì)，這一影響在冬季尤為明顯。
CTB生物堆肥和生物干化成套技術(shù)特點(diǎn)
從性能比較可以看出，“CTB堆肥及專用肥生產(chǎn)成套技術(shù)”與機(jī)械翻堆技術(shù)相比具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
1、CTB技術(shù)基于對(duì)非溫度和氧氣過(guò)程的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化控制，攻克了堆肥（生物干化）過(guò)程工藝運(yùn)行不穩(wěn)定、惡臭物質(zhì)難以控制和堆肥產(chǎn)品不合格等技術(shù)難關(guān)；開(kāi)發(fā)出適用于污泥好氧高溫發(fā)酵的專用調(diào)理劑，獲得了高溫好氧堆肥（生物干化）工藝的優(yōu)化參數(shù)，解決了與之配套的工程和技術(shù)難題。
2、開(kāi)發(fā)出污泥好氧高溫發(fā)酵過(guò)程溫度、氧氣等重要參數(shù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)探頭和計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)，優(yōu)化了堆肥（生物干化）過(guò)程中的溫度和氧氣調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的工業(yè)化自動(dòng)測(cè)控，可以保障堆肥（生物干化）過(guò)程穩(wěn)定、快速，使復(fù)雜的污泥堆肥（生物干化）處理過(guò)程徹底的“傻瓜化”，操作簡(jiǎn)單，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人值守和故障的自我診斷功能，同時(shí)可以確保技術(shù)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行，確保產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定并滿足國(guó)家肥料行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
3、運(yùn)行成本和能耗低。其能耗僅相當(dāng)于國(guó)外同類水平的1/20~1/50，處理每噸污泥的直接成本為國(guó)外同類技術(shù)的1/2~1/3，人力成本和工作量降低60%～70%。
4、堆肥（生物干化）時(shí)間短、占地面積小、避免氣溫波動(dòng)的影響。堆肥（生物干化）時(shí)間僅為國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)的1/5~1/3，占地面積也僅為同類技術(shù)的1/2~1/3。在冬季沒(méi)有供暖的前提下，依然可以進(jìn)行正常的堆肥（生物干化），確保污水處理廠每天排放的污泥都能夠得到及時(shí)的處理。
5、無(wú)二次環(huán)境污染。該技術(shù)通過(guò)堆肥（生物干化）過(guò)程中的氧氣監(jiān)測(cè)和控制，可以確保堆體的氧氣含量在8%以上，從而不會(huì)產(chǎn)生惡臭氣體和招引蚊蠅，確保廠區(qū)及其周圍無(wú)環(huán)境污染問(wèn)題；處理過(guò)程中不產(chǎn)生滲濾液；營(yíng)養(yǎng)土或有機(jī)肥在使用過(guò)程中不存在二次環(huán)境污染問(wèn)題。
6、技術(shù)的完整性和配套性好。不僅解決了污泥有機(jī)肥及有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合肥生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)和設(shè)備問(wèn)題，使復(fù)合肥或有機(jī)肥的生產(chǎn)成本降低10%～25%；而且解決了污泥有機(jī)肥及有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合肥用于糧食、蔬菜、園林、花卉的配套技術(shù)問(wèn)題。此外，該技術(shù)還針對(duì)污泥堆肥產(chǎn)品的安全性評(píng)價(jià)，開(kāi)發(fā)出堆肥腐熟度快速檢測(cè)技術(shù)，可以充分保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性和農(nóng)用效果。
7、示范工程運(yùn)行效果證明該成套技術(shù)成熟、穩(wěn)定。目前，成套技術(shù)已在山東、河南、天津等地推廣應(yīng)用，技術(shù)已成熟。2008年，CTB技術(shù)先后中標(biāo)鄭州污泥處置利用工程（600噸/日）、合肥市污水處理廠污泥處置工程（300噸/日）和秦皇島市綠港污泥處理工程（200噸/日）。
現(xiàn)階段我國(guó)城市污泥堆肥（生物干化）處理技術(shù)選擇及技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中面臨一些問(wèn)題。對(duì)于堆肥（生物干化）技術(shù)需要逐步完善，同時(shí)要制定嚴(yán)格的堆肥產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，避免技術(shù)和處理手段的落后制約污泥堆肥（生物干化）產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。同時(shí)，國(guó)家要承擔(dān)起污泥處理處置的主體責(zé)任，在污泥處理處置費(fèi)用、相關(guān)財(cái)政政策等方面，制定有關(guān)污泥堆肥（生物干化）處理的建設(shè)和運(yùn)行的保障性鼓勵(lì)措施。
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